Biologie pentru specializări II

Vacuolele contractile din microorganisme

Figura 1. Unele organisme unicelulare, cum ar fi amoeba, ingerează hrana prin endocitoză. Vezicula alimentară fuzionează cu un lizozom, care digeră alimentele. Deșeurile sunt excretate prin exocitoză.

Ceea mai fundamentală caracteristică a vieții este prezența unei celule. Cu alte cuvinte, o celulă este cea mai simplă unitate funcțională a vieții. Bacteriile sunt organisme unicelulare, procariote, care dispun de unele dintre cele mai puțin complexe procese de viață; cu toate acestea, procariotele, cum ar fi bacteriile, nu conțin vacuole legate de membrană. Celulele microorganismelor precum bacteriile, protozoarele și ciupercile sunt legate de membrane celulare și le folosesc pentru a interacționa cu mediul înconjurător. Unele celule, inclusiv unele leucocite la om, sunt capabile să înghită alimente prin endocitoză – formarea de vezicule prin involuția membranei celulare în interiorul celulelor. Aceleași vezicule sunt capabile să interacționeze și să facă schimb de metaboliți cu mediul intracelular. La unele organisme eucariote unicelulare, cum ar fi amiba, prezentată în figura 1, deșeurile celulare și excesul de apă sunt excretate prin exocitoză, atunci când vacuolele contractile fuzionează cu membrana celulară și expulzează deșeurile în mediul înconjurător. Vacuolele contractile (CV) nu trebuie confundate cu vacuolele, care stochează alimente sau apă.

Celulele de flacără de la Planaria și Nephridia de la viermi

Pe măsură ce sistemele multicelulare au evoluat pentru a avea sisteme de organe care au împărțit nevoile metabolice ale corpului, organele individuale au evoluat pentru a îndeplini funcția de excreție. Planariile sunt viermi plați care trăiesc în apă dulce. Sistemul lor excretor este format din doi tubuli conectați la un sistem de conducte foarte ramificat. Celulele din tubuli se numesc celule de flacără (sau protonefridii), deoarece au un grup de cili care arată ca o flacără pâlpâitoare atunci când sunt privite la microscop, așa cum este ilustrat în figura 2a. Cilii propulsează deșeurile în tubuli și le scot din corp prin porii excretori care se deschid la suprafața corpului; de asemenea, cilii extrag apa din lichidul interstițial, permițând filtrarea. Eventualii metaboliți valoroși sunt recuperați prin reabsorbție. Celulele de flacără se găsesc la viermii plați, inclusiv la teniile parazite și la planariile cu viață liberă. Ele mențin, de asemenea, echilibrul osmotic al organismului.

Pământenii (anelide) au structuri excretoare puțin mai evoluate, numite nefridii, ilustrate în figura 2b. O pereche de nefridii este prezentă pe fiecare segment al râmei de pământ. Acestea sunt asemănătoare cu celulele de flacără prin faptul că au un tubul cu cili. Excreția are loc prin intermediul unui por numit nefridiopor. Sunt mai evoluate decât celulele de flacără prin faptul că au un sistem de reabsorbție tubulară printr-o rețea capilară înainte de excreție.

Figura 2. În sistemul excretor al (a) planariei, cilia celulelor de flacără propulsează deșeurile printr-un tubul format de o celulă tubulară. Tubulii sunt conectați în structuri ramificate care duc la porii situați de-a lungul tuturor laturilor corpului. Filtratul este secretat prin acești pori. La (b) anelidele, cum ar fi viermii de pământ, nefridia filtrează lichidul din celom, sau cavitatea corpului. Cilii care bat la deschiderea nefridiului atrag apa din celom într-un tub. Pe măsură ce filtratul trece prin tubuli, nutrienții și alți soluturi sunt reabsorbiți de capilare. Lichidul filtrat care conține deșeuri azotate și alte deșeuri este stocat într-o vezică și apoi secretat printr-un por din partea laterală a corpului.

Tubulii Malpighieni ai insectelor

Tubulii Malpighieni se găsesc căptușind intestinul unor specii de artropode, cum ar fi albina ilustrată în figura 3.

Figura 3. Tubulii Malpighian ai insectelor și ai altor artropode terestre elimină deșeurile azotate și alți soluturi din hemolimfă. Ionii Na+ și/sau K+ sunt transportați în mod activ în lumenul tubilor. Apa intră apoi în tubuli prin osmoză, formând urina. Urina trece prin intestin și ajunge în rect. Acolo, nutrienții difuzează înapoi în hemolimfă. Ionii Na+ și/sau K+ sunt pompați în hemolimfă și urmează apa. Deșeurile concentrate sunt apoi excretate.

Se găsesc de obicei în perechi, iar numărul de tubuli variază în funcție de specia de insectă. Tubulii Malpighian sunt convoluti, ceea ce le mărește suprafața, și sunt căptușiți cu microvilli pentru reabsorbție și menținerea echilibrului osmotic. Tubulii Malpighian colaborează cu glandele specializate din peretele rectului. Fluidele corporale nu sunt filtrate ca în cazul nefridiilor; urina este produsă prin mecanisme de secreție tubulară de către celulele care căptușesc tubulii Malpighian care sunt scăldate în hemolimfă (un amestec de sânge și lichid interstițial care se găsește la insecte și alte artropode, precum și la majoritatea moluștelor). Deșeurile metabolice, cum ar fi acidul uric, difuzează liber în tubuli. Există pompe de schimb care căptușesc tubulii, care transportă în mod activ ionii H+ în celulă și ionii K+ sau Na+ în afara acesteia; apa îi urmează în mod pasiv pentru a forma urina. Secreția de ioni modifică presiunea osmotică care atrage apa, electroliții și deșeurile azotate (acidul uric) în tubuli. Apa și electroliții sunt reabsorbiți atunci când aceste organisme se confruntă cu medii sărace în apă, iar acidul uric este excretat sub formă de pastă sau pulbere groasă. Faptul că nu dizolvă deșeurile în apă ajută aceste organisme să economisească apa; acest lucru este deosebit de important pentru viața în medii uscate.

Contribuie!

Îmbunătățiți această paginăÎnvățați mai mult